CN102711887B

CN102711887B - 利用从基线的压降的伺服通气

Info

Publication number: CN102711887B
Application number: CN201080061442.7A
Authority: CN
Inventors: B·I·谢利; M·T·凯恩; G·D·马修斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: JP2015165959A; BR112012017107A2; WO2011086434A1; JP5978356B2; US9044560B2; EP2523714B1; EP2523714A1; CN102711887A; US20130125892A1; JP5777637B2; JP2013517033A

Abstract

一种用于递送呼吸气体流至患者的气道的系统和方法，其包括气体流发生器以及将所述气体流传输至患者的气道的患者回路。传感器测量与所述气体流相关联的特性，诸如流动速率。控制器基于所测量的特性以及被递送至患者的气体流的目标来确定第一特性。控制器通过如下操作控制气体流到患者的递送：1）为所述患者提供基线正压支持量，并且2）如果第一特性高于所述目标，通过将所述基线正压支持量减小的压力支持量来为所述患者提供经修改的压力支持量。所述基线压力包括在吸气期间提供给所述患者的压力，其中，在吸气期间提供给所述患者的压力高于在呼气期间提供给所述患者的压力。

Description

利用从基线的压降的伺服通气

本专利申请主张依据35U.S.C.§119（e）享有于2010年1月14日提交的美国临时申请No.61/294875的优先权，在此通过引用将其内容并入本文。

技术领域

本发明总体涉及用于提供特别适用于处置潮式呼吸和通常与充血性心力衰竭相关联的其他呼吸紊乱的压力治疗的方法和装置。

背景技术

充血性心力衰竭（CHF）患者通常患有呼吸紊乱，诸如阻塞性睡眠呼吸暂停（OSA）或中枢性呼吸暂停。CHF患者在睡眠期间常常经历的另一种这样的呼吸紊乱被称为潮式呼吸。图1图示了典型的潮式呼吸（CSR）模式（pattern）30，其由呼吸的有节律的渐强期32和渐弱期34来表征，呼吸的有节律的渐强期32和渐弱期34具有高呼吸驱动（呼吸过度）36与低呼吸驱动（呼吸不足或呼吸暂停）38的规则的重现周期。通常在40处所指示的典型的潮式呼吸循环持续大约1分钟，并且由逐渐增强（箭头A）和逐渐减弱（箭头B）来表征，在逐渐增强过程中，患者的峰值呼吸流量（flow）在若干个呼吸循环期间增大，而在逐渐减弱过程中，患者的峰值呼吸流量在若干个呼吸循环期间减小。典型的潮式循环以中枢性呼吸暂停或逐渐减弱阶段随后的呼吸不足结束。呼吸暂停、呼吸过度以及呼吸深度与频率的异常变化常常导致唤醒，并且因此降低睡眠质量。由CSR循环引起的睡眠中的这种干扰，以及动脉氧的周期性的逐步减小给心血管系统以及尤其是给心脏造成压力。

针对CSR的早期处置涉及通过向患者施予茶碱、咖啡因或1-3%的吸入二氧化碳来刺激呼吸驱动。虽然有时在减小CSR方面是有效的，但这些处置的不利之处（其增加了呼吸速率）在于，呼吸速率的增加成比例地增加了心脏和呼吸负担。

在睡眠呼吸暂停和相关的呼吸紊乱的处置中的最近的工作已经包括双水平气道正压治疗。在双水平治疗中，在患者的气道之内以相对较高和较低的规定的压力水平来交替地施加压力，从而以较大或较小的幅度交替地施予治疗空气压力。较高和较低幅度的正的规定压力水平分别被称为吸气正气道压力（IPAP）和呼气正气道压力（EPAP）。使吸气压力和呼气压力分别与患者的吸气循环和呼气循环相同步。

一些初步的研究表明，当利用双水平压力治疗来支持患者时，心脏输出得到改善。已经认识到，当CSR模式处在呼吸不足区域38中时，通过利用正压支持来增大呼吸努力能够处置CSR。为了实现这一目的，已知在患者自己的呼吸驱动减弱或不存在的呼吸不足间隔期间使用通气机或压力支持系统来递送机器触发的呼吸。另外，当流量在呼吸过度区域36中时，可以降低通气效率。或者，处置CSR的另一种方法是在CSR循环的呼吸过度阶段期间有选择地再呼吸CO₂。然而，这种方法需要与典型的通气机系统一起使用的额外的设备。

发明内容

一方面提供了一种用于向患者的气道递送呼吸气体流的系统。所述系统包括生成气体流的气体流发生器以及与所述气体流发生器耦合并且适于将气体流传输至患者的气道的患者回路。所述系统还包括与所述气体流发生器或所述患者回路相关联并且适于监测与所述气体流相关联的特性（诸如流动速率）的传感器。所述系统还包括基于所监测的气体流特性来确定第一特性，以及确定要递送至所述患者的气体流的目标（target）的控制器。所述控制器通过如下操作控制经由患者回路从气体流发生器到患者的气道的气体流的递送：1）为患者提供基线正压支持量，并且2）如果第一特性高于目标，通过将基线正压支持量减小减小的压力支持量来为患者提供经修改的压力支持量。所述基线正压支持量包括在吸气期间提供给所述患者的压力，所述压力高于在呼气期间提供给所述患者的压力。

另一方面提供了一种对患者进行通气的方法，所述方法包括经由患者回路从呼吸气体源递送气体流到患者的气道。所述方法还包括测量与所述气体流相关联的特性，基于实测的特性来确定第一特性，以及确定要递送至所述患者的气体流的目标。所述方法还包括通过如下操作控制经由患者回路从气体流发生器到患者的气道的气体流的递送：1）为患者提供基线正压支持量，并且2）如果第一特性高于所述目标，通过将基线正压支持量减小减小的压力支持量来为患者提供经修改的压力支持量。所述基线正压支持量包括在吸气期间提供给所述患者的压力，所述压力高于在呼气期间提供给所述患者的压力。

另一方面提供了一种用于对患者进行通气的系统，所述系统包括用于经由患者回路从呼吸气体源将气体流递送至患者的气道的器件。所述系统还包括用于确定递送至患者的气体流的目标的器件。所述系统还包括用于通过如下操作控制经由患者回路从气体流发生器到患者的气道的气体流的递送的器件：1）为患者提供基线正压支持量，并且2）如果第一特性高于所述目标，通过将基线正压支持量减小减小的压力支持量来为患者提供经修改的压力支持量。所述基线正压支持量包括在吸气期间提供给所述患者的压力，所述压力高于在呼气期间提供给所述患者的压力。

附图说明

参考附图考虑如下描述和权利要求，本发明的这些和其他目标、特征和特性，以及相关结构元件的操作方法和功能，以及各部分的组合和制造的经济性，将变得更加显而易见，所有附图都形成本说明书的一部分，其中，在不同附图中的类似的附图标记表示对应的部分。在本发明的一个实施例中，这里图示的结构部件能够被认为是按比例绘制的。然而，应当明确理解，附图仅仅是出于说明和描述的目的，并非意在作为对本发明的限制。如在说明书和权利要求中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数指代，除非上下文清楚地做出其他说明。

图1图示了由本发明的压力支持系统处置的典型的潮式呼吸循环；

图2A和图2B分别图示了根据实施例，患者流量的波形以及被递送至患者的压力的波形；

图3是根据本发明的原理适于实施压力支持治疗的正气道压力支持系统的功能框图；

图4A和图4B根据实施例图示了由图3的压力支持系统递送的示例性压力波形；

图5是图示了用于实施本发明的压力支持模式的过程的一部分的流程图；

图6是针对最大平均吸气流量的阵列的正态分布曲线的范例；

图7是根据实施例解释单目标选择过程的状态图；以及

图8是根据实施例解释双目标选择过程的状态图。

具体实施方式

图2A图示了波形，即，在患者的气道处的测量的流动速率的图，并且图2B图示了根据实施例，由压力支持系统10（见图3）递送至患者的压力支持的波形。系统10可以使用这些患者流量值来获得患者流量的其他测量结果，诸如，例如，峰值流量、分钟通气量、潮气量、平均吸气流量或其他测量结果。最初，如在图2B中由箭头C所指示的，患者经历CSR事件。在CSR模式的呼吸过度阶段期间，如由箭头D所指示的，负压支持被启动并被递送至患者。可以施加正压支持和负压支持直到CSR事件已经被减小或消除。本文所使用的正压支持是针对诸如IPAP的吸气压力水平高于诸如EPAP的呼气压力水平的情况。相反，本文所使用的负压支持是针对吸气压力水平低于呼气压力水平的情况。当吸气压力和呼气两者都高于大气压力时，或者当其中任一压力在大气压力处或低于大气压力时，可以提供负压支持。因此，为了提供负压支持，可以减小吸气压力水平或者可以增加呼气水平，使得吸气压力水平低于呼气压力水平。当患者清醒或者从睡眠中唤醒时，负压支持可能是不希望的、不舒服的并且不必要的。因此，在一些实施例中，系统10监测CSR的渐强-渐弱模式以确保在启动负压支持之前正发生CSR。

压力支持量或水平是吸气压力与呼气压力之间的差。在一些实施例中，系统10可以在呼气期间提供固定量的正常或基线正压支持。亦即，在默认情况下，系统10可以提供高于呼气压力量或水平的吸气压力量或水平。在一些实施例中，基线压力支持的量可以是15cmH₂O。当特定事件发生时，诸如，例如，当检测到CSR并且流量的测量结果高于目标时，可以修改压力支持。可以通过将基线正压支持量减小负压支持量来修改压力支持。在一些实施例中，还可以通过将正压支持量增加到基线压力支持量来修改压力支持。

图3示意性图示了根据本发明的原理的适合于将压力支持的改进的可变正气道压力模式提供给患者的气道压力支持系统10。压力支持的这种模式特别适合于处置潮式呼吸。压力支持系统10包括气体流/压力发生器52，诸如活塞、风箱、压缩机、在常规CPAP或双水平压力支持装置中使用的鼓风机或者任何其他装置，其从任何适当的源，例如，氧气或空气的加压罐、环境大气或它们的组合，来接收呼吸气体，通常由箭头C指示。气体流/压力发生器52生成诸如空气、氧气或它们的混合物的呼吸气体流，以用于以相对较高和较低的压力递送至患者54的气道。系统10还可以包括以低于大气的压力提供呼吸气体的装置或部件。亦即，在一些实施例中，所述系统可以包括被配置成以低于大气的压力提供呼吸气体的两个鼓风机和阀。

来自气体流/压力发生器52的通常由箭头D指示的加压呼吸气体流经由递送管路56被递送至任何已知构造的呼吸面罩或患者接口58，其通常被患者54佩戴或者以其他方式被附接至患者54，以将呼吸气体流传输至患者的气道。递送管路56和患者接口装置58通常统称为患者回路。

在一个实施例中，可变正气道压力支持系统实质上用作双水平压力支持系统，并且因此，包括在这样的系统中必备的所有功能，以便为患者提供分离的吸气压力水平和呼气压力水平。这包括经由用于提供双水平压力的输入命令、信号、指令或信息74，诸如最大和最小吸气和呼气压力设置，来接收必要的参数。来自流量传感器62的流量信号Q_实测还被提供给压力支持过程，其控制压力控制器以输出期望的吸气波形和呼气波形。通常，执行压力支持操作包括：基于流量信号Q_实测来估计或确定实际患者流量Q_患者，确定患者是处在呼吸循环的吸气阶段还是处在呼吸循环的呼气阶段，并提供指示患者的呼吸状态的I/E状态信号，以及触发并使压力支持系统10循环。

在图3中所示的压力支持系统10是单支系统，意味着患者回路仅包括将患者与压力支持装置连接的递送管路56。这样，在递送管路中提供排气孔57，用于如由箭头E指示的从系统排出呼出的气体。应当指出的是，能够在除了或不是在递送管路中的其他位置处，例如，在患者接口装置中，提供排气孔。应当理解，取决于所期望的方式，排气孔可以具有多种多样的配置，其中，气体是从压力支持系统10被排出的。

压力支持系统10任选地可以是双支系统，其具有与患者连接的递送管路和排气管路。

在本发明的图示的实施例中，患者接口58是鼻/口罩。然而，应当理解，患者接口58能够包括鼻罩、鼻枕、气管导管、气管内导管或者提供气体流传输功能的任何其他装置。同样地，如本文所使用的，术语“患者接口”能够包括递送管路56以及将加压呼吸气体源与患者连接的任何其他装置。

应当理解，可以在患者回路中提供各种部件或者将其与患者回路耦合。例如，能够在患者回路中提供细菌过滤器、压力控制阀、流量控制阀、传感器、仪表、压力过滤器、湿度计和/或加热器，或者将其与患者回路耦合。类似地，能够在气体流/压力发生器52的入口处或者在阀60的出口处提供诸如消音器或过滤器的其他部件。

在图示的实施例中，可变正气道压力支持系统10包括压力控制器。在一个实施例中，压力控制器能够采用在递送回路56中提供的控制阀60的形式。阀60控制从气体流/压力发生器52递送至患者的呼吸气体流的压力。出于说明的目的，气体流/压力发生器52和阀60被统称为“压力发生系统”，因为它们合作操作以控制递送至患者的压力和/或气体流。

应当显而易见的是，可以使用用于控制通过气体流/压力发生器递送至患者的压力的其他技术，诸如，单独地或者与压力控制阀结合地改变鼓风机速率。因此，阀60任选根据所使用的技术来控制递送至患者的呼吸气体流的压力。如果去除阀60，压力发生系统可以单独对应于气体流/压力发生器52，并且在患者回路中的气体压力是例如通过控制气体流/压力发生器的电动机速率来进行控制的。

压力支持系统10还包括传感器62，其测量与在递送管路56内的气体流相关联的特性。在示范性实施例中，传感器62是测量在递送管路内的气体流的速率的流量传感器。传感器62能够是任何常规的流量传感器，诸如基于压降的流量传感器、超声流量传感器或者能够监测或者测量递送管路内的气体流的速率的任何其他传感器。根据图2中所示的实施例，流量传感器62与递送管路56符合地插入，诸如在阀60的下游。流量传感器62生成流量信号Q_实测，其被提供给控制器64并且由控制器用于确定在患者处的气体流Q_患者。

用于基于Q_实测计算Q_患者的技术是众所周知的，并且考虑了患者回路的压降，来自系统的已知的泄露，即，如在图2中由箭头E指示的来自回路的气体的故意排出，以及来自系统的未知的泄露，诸如在面罩/患者接口处的泄露。可以使用用于计算泄露流的任何常规的技术，并且这种计算可以被用于基于Q_实测计算Q_患者。美国专利Nos.5148802；5313937；5433193；5632269；5803065；6029664；6539940；6626175和7011091教导了这样的技术的范例，在此通过引用将其中的每个的内容并入本发明。

可以使用用于测量患者的患者流量的其他技术。例如，能够在患者处直接测量流量，在这种情况下，实测的流量直接对应于患者流量Q_患者，并且不需要任何流量估计。也想到了可以在沿着递送回路56的其他位置处测量流量。

另外，可以基于压力支持系统10的其他特性来确定所估计的患者流量Q_患者。例如，由患者回路中的流量，或者由试图维持系统中的压力的系统，来影响气体流/压力发生器或者诸如阀的流量/压力控制器的操作。因此，监测系统的特性，诸如监测压力发生器的功率、扭矩和/或旋转速率或者阀的位置，能够被用作用于直接测量患者流量的替代。已知在气体流/压力发生器的上游利用流量传感器测量患者流量。也能够使用这样的流量测量技术的任意组合。在这些后者的情况下，将需要基于实测的流量或其他参数来估计患者流量Q_患者。

提供输入/输出装置66，以设置由可变正气道压力支持系统10使用的各种参数，以及为诸如医师或护理者的用户显示或输出信息和数据。可以任选地提供输入/输出终端，使得能够远程监测和控制由压力支持系统10收集的操作信息和数据。控制器64可以是微处理器或者包括微处理器，其能够实施和执行进程以监测患者呼吸的特性，并且如下文详细论述的基于所述特性控制呼吸气体流。另外，在一个实施例中，控制器64包存储器、存储器阵列65，以存储和缓存需要实施本文所论述的技术的信息。应当理解，控制器64可以是单处理部件，或者是能够包括协同操作以实施本文所论述的技术的多个部件（存储器、处理器、阵列、逻辑电路等）。

在实施例中，控制器64控制气体流/压力发生器52、阀60或者两者，以递送压力波形至患者54的气道。在实施例中，压力波形实质上是双水平压力波形，其在吸气压力水平与呼气压力水平之间交替（见图4A和图4B）。在一些实施例中，如下文所论述的，呼气压力水平在控制器64的指导下能够变化。经由输入装置66从用户为控制器提供最大和最小吸气压力水平，诸如（IPAP_最大、IPAP_最小）。备选地或此外，呼气压力水平在控制器64的指导下是能够变化（见图4A和图4B）。在这样的实施例中，经由输入装置66从用户为控制器提供最大和最小呼气压力水平，诸如（EPAP_最大、EPAP_最小）。应当理解，还能够在控制器中预先建立和存储最大和最小吸气/呼气水平，作为默认值或系统操作员所输入的参数的替代值。

图4A和图4B图示了能够由压力支持系统10提供以处置CSR的示范性压力波形78。如图4中所示的，在时间F，即从呼气到吸气的触发点，患者开始吸气并触发压力支持系统10以传输吸气压力水平80。从触发点F到吸气压力水平的压力增加或上升82的形状和持续时间是能够被固定或者是能够变化的，例如在美国专利Nos.5598838；5927274；6532960和6640806中所教导的，在此通过引用将其中的每个的内容并入本文。在图示的实施例中，压力上升的形状是呈指数的。应当理解，想到了诸如阶梯函数或线性爬升的其他形状，以用于压力波形的吸气部分83的压力上升部分。

还应当理解，本发明想到了压力波形78的吸气部分83和呼气部分P_呼 _气能够具有变化的配置。亦即，能够使用常规的压力支持或通气技术来控制在吸气P_吸气和/或呼气部分P_呼气期间的压力波形，诸如在美国专利Nos.5044362和5107830中所描述的比例辅助通气或者在美国专利Nos.5535738；5794615；6105575和6609517（“PPAP专利”）中所描述的比例气道正压力（PPAP），在此通过引用将其中的每个的内容并入本文。根据所述PPAP专利，可以根据如下公式确定在呼吸循环的吸气阶段期间由压力支持系统10输出的针对吸气压力的波形，P_吸气：

P_吸气=IPAP+增益_吸气*Q_患者公式1.1

其中，增益_吸气是增益（Gain）因子，通常由护理者选择。增益吸气能够被设置为包括一（1）的值的任何值。

可以根据如下公式确定在呼吸循环的呼气阶段期间由压力支持系统10输出的呼气压力，P_呼气：

P_呼气=EPAP+增_益呼气*Q_患者，公式1.2

其中，增益_呼气是增益因子，通常由护理者选择。增益_呼气能够被设置为包括一（1）的值的任何值。

应当指出的是，为了当前目的，进入患者体内的流是所考虑的正流，而从患者流出的流是所考虑的负流。由此，在患者的气道处获得了患者流量Q_患者的值。在远离患者的位置处测量的流量Q_实测可以由于，例如，来自回路的呼出气体，而具有正偏移，所述正偏移可以由泄露估计技术得出。

控制器64接收来自流量传感器62的流量Q_实测并且实施公式1.1、1.2或两者，以生成吸气压力波形P_吸气和呼气压力波形P_呼气。

控制器64实施算法以控制递送至患者的气体流的压力。图5中所示的过程示出了在每次呼吸期间由压力支持系统10执行的算法。如图5中所示，对这种算法的主要输入是流量传感器62的输出（Q_实测）。以诸如100样本/秒的采样频率对输出进行采样，从而每10毫秒产生新的估计的患者流量Q_患者确定。可以使用已知的流量/泄露估计技术基于Q_实测来计算Q_患者。还能够在面罩处直接测量Q_患者，从而不需要流量估计。认识到实测的流量不是在患者气道处的流量的准确的表示，可以任选地直接使用实测的流量Q_实测来用于本发明的计算。

在存储器中存储患者流量Q_患者的历史或患者气体流的测量结果，以执行下文所论述的流量分析。控制器64包括存储器阵列和缓存器以实时计算参数，并在移动窗口中存储结果。

根据本发明的一个方面，控制器64监测患者流量以确定从吸气到呼气以及从呼气到吸气的转换。可以使用任何适当的技术，诸如使用容量和波形两者来（a）触发该装置以提供吸气压力P_吸气，以及（b）使该装置循环以提供呼气压力P_呼气，其在美国专利Nos.5148802；5313937；5433193；5632269；6029664；6539940和6626175中进行了描述。

图5是图示了用于实施本发明的压力支持模式的过程的一部分的流程图。如上文所提及的，在吸气期间为患者提供基线正压支持。想到了所述基线正压支持可以被预先确定并将被编程到控制器中，或者可以由患者设定。可以根据如下步骤修改提供给患者的压力支持的量。在步骤100中，在一些实施例中，控制器分析患者的瞬时流量Q_患者以产生流量的测量结果（即，特性）。在一个实施例中，使用Q_患者来计算瞬时平均吸气流量（Q_平 _均（t））以及最大瞬时平均吸气流量（Q_平均（最大）），其在呼吸循环的吸气阶段期间被连续地计算。瞬时平均吸气流量是在一时间段内正（即，吸气）患者流量的和除以在所述时间段期间获得的样本的数量。最大平均吸气流量（Q_平均（最大））是在一次呼吸内，即，在呼吸循环的吸气阶段期间的瞬时平均吸气流量的最大值。因此能够认识到，在患者的呼吸循环的一个给定的吸气阶段期间，在整个吸气阶段内计算连续的Q_平均（t），并且仅发现一个Q_平均（最大）。在另一实施例中，使用Q_患者来计算潮气量、分钟通气量或者流量的其他测量结果。

如上文所提及的，潮式呼吸（CSR）模式30通过呼吸的有节律的渐强期32和渐弱期34来表征，呼吸的有节律的渐强期32和渐弱期34具有高呼吸驱动（呼吸过度）36和低呼吸驱动（呼吸不足或呼吸暂停）38的规则的重现周期。本发明针对CSR进行监测以确保正施加给患者的压力治疗足以处置CSR。自然，CSR的存在指示治疗未起效果。因此，准确地检测并监测CSR事件是重要的。可以在由压力支持系统10中的处理器运行的软件中实施检测CSR的步骤。本发明想到了并且本领域技术人员应当认识到，能够使用任何适当的CSR检测技术来监测递送至患者的CSR处置中的效果。例如，可以通过监测流量的测量结果以及使用CSR指数和流动速率值来监测CSR，如在美国专利申请序列No.11/235520中所描述的，在此通过引用将其全文并入本文。也可以通过监测用户的氧饱和度（其可以使用脉搏血氧计来监测），来检测CSR。氧饱和度的上升可以与CSR模式的渐强期一致，而氧饱和度水平的降低可以与CSR循环末处的渐弱期一致。因此，可以监测氧饱和度水平以识别指示患者已经历CSR循环的逐渐增强状态和逐渐减弱状态。

在一些实施例中，还可以通过将当前呼吸的峰值流量（Q_峰值（k））与前一次呼吸循环的峰值流量（Q_峰值（k-1））进行比较来检测CSR，以确定CSR的存在，如在美国专利No.7267122中所描述的，在此通过引用将其全文并入本文。在这样的实施例中，系统10可以寻找包括向上趋势（逐渐增强）、峰值流量波峰（呼吸过度）、向下趋势（逐渐减弱）和峰值流量波谷（呼吸不足或呼吸暂停）的模式。

可以使用任何常规的技术来检测呼吸暂停和呼吸不足。在其最基本形式中，呼吸暂停和呼吸不足的检测涉及监测患者流量Q_患者，以减小针对预定时间段的低于阈值水平的流量。阈值水平和预定时间段是被认为要构成呼吸暂停和呼吸不足的水平，即，满足呼吸暂停和呼吸不足的定义。

在一个实施例中，如图5中所示，在步骤110中使用由已公布的美国专利申请No.US-2003-0111079-A1（“'079申请”）所教导的呼吸暂停和呼吸不足的检测技术。'079申请的内容在此通过引用被并入本文。在一些实施例中，在呼吸暂停和呼吸不足检测期间可以使用加权峰值气体流量Q_加权 _峰值或上次呼吸的峰峰流量。

也可以使用任何常规的技术来检测周期性呼吸事件。在最大平均呼吸气流量Q_平均（最大）被用作流量的测量结果的实施例中，如果患者是被认为要在Q_平均（最大）中具有很大的不规律，则宣布周期性呼吸事件。在美国专利申请序列No.11/235520中描述了用于检测周期性呼吸事件的这样的方法，在此通过引用将其全文并入本文。

返回参考图5，算法在步骤140中使用统计函数来确定在过去的若干分钟的呼吸期间由患者已经验证的通气水平。可以在步骤140中由控制器64计算基于流量的测量结果的如下统计测量结果：

1）均值，

2）百分之60，

3）均值的95%

4）标准方差，以及

5）标准均值。

例如，在使用Q_平均（最大）作为流量的测量结果的实施例中，图6图示了围绕值为30、标准方差为4的均值142，针对Q_平均（最大）的示例性正态分布的值。在这一实施例中，均值的95%是28.5lpm并由线144指示。数据的百分之60是33.2lpm并由线146指示。标准均值是标准方差对表示为百分数的均值的比率。可以任选地使用流量的其他测量结果，而不是Q_平 _均（最大）值，诸如，平均流量、分钟通气量、峰值流量、潮气流量或其他测量结果。

返回参考图5，步骤150中的算法确定在确定要由压力支持系统10递送至患者的经修改的压力支持的量的过程中所使用的目标值。目标是这样的值，将流量的当前测量结果与其进行对比，以确定基线压力支持是否需要修改。这任选地可以是单目标、双目标或多个目标。

图7是详细示出了用于选择统计测量结果以被用作目标的过程的状态图。当启动压力支持系统10时，目标选择过程开始于步骤200，其中，目标被设置为最小值并收集初始数据。在实施例中，经验性地确定目标的最小值。在本实施例中，这一最小目标被设置为15lpm。然而，应当理解，本发明想到了能够由所述系统基于所监测的患者的生理特性来设置目标，诸如患者是否被视为正在经历睡眠呼吸紊乱、流量限制等。

在步骤202中，目标被升高到（1）对应于这样收集的流量数据的测量结果的均值的预定百分比（95%）的值，或者被升高到（2）对应于流量的测量结果的均值减去固定流动速率的值，所述值可能更小。在实施例中，这一固定流动速率是2lpm。在实施例中，以线性、爬升（ramp）方式在跨若干个呼吸循环的一段时间（诸如30秒）内完成目标的升高。完成目标的这种爬升以避免被引入到患者的快速压力波动，从而优化患者对处置的舒适性和顺应性。能够以固定的速率完成针对目标的变化（爬升）的形状或模式，使得爬升是线性的。也能够以非线性的速率完成爬升，使得爬升形状是非线性的。在实施例中，目标的爬升以每次呼吸0.5lpm的速率发生。

在步骤204中，目标值被维持在（1）对应于流量的测量结果的均值的预定百分比（例如，95%）的值，或者被维持在（2）对应于流量的测量结果的均值减去固定流动速率的值，所述值可能更小。在实施例中，这一固定流动速率是2lpm，使得目标被维持在流量的测量结果的预定百分比或者被维持在均值处（流量的测量结果-2lpm），其可能更小。然而，如果检测到诸如呼吸暂停或呼吸不足的睡眠呼吸紊乱事件，该过程移动到步骤206，其中，目标被改变为百分之60。目标的这一增加提供了系统将增加压力支持的更大的可能性，并且因此处置睡眠呼吸紊乱事件，而非不改变目标的情况。目标被维持在这一水平一段时间，诸如一分钟。此后，该过程移动到步骤208。

在步骤208中，目标被改变回更小的1）当前收集的流量数据的测量结果的均值的预定百分比（例如，95%），或者2）流量的测量结果的均值减去固定流动速率，诸如2lpm。在实施例中，这种变化是在跨若干个呼吸循环的一段时间（诸如2分钟）内，以每次呼吸0.5lpm的速率以线性、爬升的形式发生。也能够以非线性的速率完成目标的变化。

在步骤210中，所述系统将目标维持在其保持状态中的当前值。这么做允许患者在针对目标的新的值下稳定。这避免了本发明的系统过度补偿或者其对患者的监测条件的反应过于激进。在实施例中，这种保持状态持续1.5分钟。可以任选地使用其他时间段，并由系统动态地选择这一时间段。在1.5分钟的保之持后，该过程回到步骤202。

如果在步骤204期间检测到CSR事件或周期性的呼吸，该过程移动到步骤212，其中，目标被改变为百分之60。将目标在这一水平维持相对短的一段时间，诸如30秒。如果在这一30秒的窗口期间没有检测到CSR事件，该过程移动到步骤208。如果仍然检测到CSR，重设定时器。当不再检测到周期性的呼吸或者CSR并且30秒已经过去时，该过程进行到步骤208。

在一些实施例中，可以使用双目标（负目标和正目标），而非使用单目标。重要的应当指出的是，如本文所使用的，与目标相关的术语“负”和“正”并不必然意味着目标值是正的或者是负的，而相反，其被用于指代（一个或多个）目标是基于负压力支持以及正压力支持的。负目标以及正目标可以具有不同的值。当流量的测量结果超过负目标时，可以通过将基线压力支持水平减小负压力支持水平来修改将被递送至患者的压力支持。在使用正目标的实施例中，如果流量的测量结果低于正目标，可以通过将正压支持水平增加到基线压力水平来修改将被递送至患者的压力支持。在一些实施例中，可以针对正目标和负目标使用单目标。换言之，正目标和负目标可以是相同的。

图8是详细示出了用于选择要被用于双目标（负目标和正目标）的统计测量结果的过程的状态图。当启动压力支持系统10时，负目标和正目标选择过程开始于步骤300，其中，正目标被设置为最小值，负目标被设置为最大值，并收集初始数据。在实施例中，经验性地确定针对负目标和正目标的最小和最大值。在一些实施例中，这一最小目标被设置为15lpm。在一些实施例中，最大目标被设置为50lpm。然而，应当理解，本发明想到了能够由所述系统基于所监测的患者的生理特性，诸如患者是否被认为正经历睡眠呼吸紊乱、流量限制等，来设置负目标和正目标。

在步骤302中，正目标被增加到对应于这样收集的流量数据的测量结果的均值的95%的值。在实施例中，在跨若干个呼吸循环的一段时间（诸如30秒）内以线性、爬升的方式完成目标的增加。完成目标的这种爬升以避免将快速压力波动引入到患者，从而优化患者对处置的舒适性和顺应性。能够以固定的速率完成目标的改变（爬升）的形状或模式，使得爬升是线性的。也能够以非线性的速率完成目标的爬升，使得爬升形状是非线性的。在实施例中，目标的爬升以每次呼吸0.5lpm的速率发生。负目标被维持在最大值。在一些实施例中，针对负目标的这种设置本质上是禁止负压力支持。如上文所提及的，当流量的测量结果超过目标时，递送至患者的基线正压力支持被减小负压力支持。在具有双目标的实施例中，当流量的测量结果超过负目标时，从基线正压力支持降低负压力支持。这样，如果负目标被设置到高值，流量的测量结果可能不能够超过要从基线正压支持降低的负压力支持的负目标标准。

在步骤304中，正目标值被维持在对应于流量的测量结果的均值的95%的值。负目标被维持在最大值。

然而，如果检测到诸如呼吸暂停或呼吸不足的睡眠呼吸紊乱事件，该过程移动到步骤306。其中，目标被改变为百分之60。目标的这种增加提供了所述系统将增加压力支持的更大的可能性，并且因此处置睡眠呼吸紊乱事件，而非不改变目标值的情况。在这一步，负目标仍然被维持在最大水平。如上文所提及的，在一些实施例中，针对负目标的这种设置本质上禁止了负压力支持。将正目标和负目标维持在这一水平一段时间，诸如1分钟。此后，该过程移动到步骤308。

在步骤308中，正目标值被改变回当前所收集的流量数据的测量结果的均值的95%。在实施例中，这种变化是在跨若干个呼吸循环的一段时间（诸如2分钟）内，以每次呼吸0.5lpm的速率以线性、爬升的形式发生的。也能够以非线性的速率完成该变化。负目标被维持在最大值。

在步骤310中，所述系统将正目标和负目标维持其在保持状态中的当前值。如上文所提到的，这么做允许患者在针对正目标和负目标的新的值下稳定。这避免了本发明的系统过度补偿或者其对患者的监测条件的反应过于激进。在实施例中，这种保持状态持续1.5分钟。可以任选地使用其他时间段，并由系统动态地选择这一时间段。在1.5分钟的保持之后，该过程回到步骤302。

如果在步骤304期间检测到CSR事件或周期性的呼吸，该过程移动到步骤312，其中，正目标被改变为百分之60。负目标被改变为百分之65。在这一步骤312，如果流量的测量结果超过负目标，则将基线正压支持减小负压支持，使得经修改的压力支持被递送至患者。将正目标和负目标在这一水平维持相当短的时间，诸如30秒。如果在这一30秒的窗口期间没有检测到CSR事件，该过程移动到步骤308。然而，如果继续检测到CSR事件，所述系统将继续将计时器保持在重设并且该过程将保持在步骤312中。当不再检测到周期性的呼吸或CSR并且30秒已经过去时，该过程进行到步骤308。

应当认识到，实施例并不限于特定的时间段、百分数以及上文所指出的常数。相反，也能够使用针对这些数的其他值，只要维持本发明的基本原理。另外，不需要使这些量固定。相反，能够由控制器基于所监测的患者情形来动态地改变它们。如果它们不对应于当前的处置方案，能够这样做，例如，从而更加积极地处置患者，并且反之亦然。

控制器64确定必须提供至患者以消除或减小CSR的压力的量。如上文所提到的，在一些实施例中，可以由控制器改变吸气压力和呼气压力水平中的任一个或两者。在一些实施例中，可以手动地设置或预先建立吸气压力和呼气压力之一，并且可以由控制器64改变吸气压力和呼气压力中的另外的一个。

返回参考图5，在步骤250中，系统10确定递送至患者的压力支持。亦即，所述系统确定是否应当从基线压力水平修改递送至患者的压力支持水平。

在一些实施例中，可以基于1）在一些实施例中诸如Q_平均（最大）的流量的当前测量结果，2）在前次呼吸期间递送的压力支持，3）在步骤150中确定的目标值，以及4）增益因子，来确定在步骤250中被递送至患者的吸气/呼气压力。如上文所提及的，所述压力支持是吸气压力水平与呼气压力水平之间的差。

在一些实施例中，可以使用如下算法来确定在当前呼吸（K+1）期间被递送至患者的压力支持的变化：

PS(k+1)=PS(k)+增益*(目标-Q_平均(最大)(k))公式1.3

其中，k是前次呼吸的索引，PS（k）是在前次呼吸期间所递送的压力支持，增益是将流量转换为压力的因子，如上文所论述的来确定目标，并且Q_平均（最大）（k）是来自前次呼吸的最大平均吸气流量Q_平均（最大）。在一些实施例中，增益因子可以是如在美国专利申请序列No.11/235520中所描述的，在最大平均吸气流量期间的压力支持（PS）30次呼吸均值的比率，在此通过引用将其全文并入本文。

重要的应当指出的是，在公式1.3中将Q_平均（最大）用作流量的测量结果并非意在进行限制。也可以使用流量的其他测量结果，仅例如，潮气量、分钟通气量或平均流量。这样，平均流量、分钟通气量或潮气量可以与目标平均流量、目标分钟通气量、目标潮气量相比较。

在一些实施例中，流量的测量结果，诸如，例如，Q_平均（最大）恒定地与（一个或多个）目标相对比。在使用图7中所示的移动目标过程的实施例中，只要气体流测量超过目标，就诸如例如根据公式1.3来计算负压支持水平。然后将基线压力支持水平减小所计算的负压支持水平以获得经修改的压力支持水平。因此，在改变吸气压力水平的实施例中，其结果是吸气压力水平可以被减小。在一些实施例中，当所计算的负压支持水平小时，因为基线压力水平已经被提供至患者，经修改的压力支持可以仍然是正压支持。亦即，经修改的压力支持水平仍然可以具有高于呼气压力的吸气压力。然而，在一些实施例中，如果负压支持水平大，递送至患者的经修改的压力支持水平可以变为负。亦即，吸气压力水平可以变得低于呼气压力水平。在一些实施例中，系统10仅在特定事件期间，诸如，例如，当已经检测到CSR时，可以允许这一操作。为了适应患者的舒适度，当患者已经从睡眠中苏醒时，系统10可以任选地阻止递送负压支持。也可以预期，系统仅在特定阶段期间可以允许经修改的压力支持成为负压支持，诸如，仅在CSR或者重复的呼吸不足或呼吸暂停这两者中的任一个的呼吸过度阶段期间。在一些实施例中，可以仅在特定事件发生时，例如已经检测到CSR或其他睡眠呼吸紊乱时，修改基线正压支持。

如上文所提到的，一些实施例使用双目标。在这样的实施例中，当流量的测量结果低于正目标时，通过将正压支持水平增加到基线压力水平来修改提供至患者的压力支持。可以根据公式1.3计算正压支持水平。

值得指出的是，因为当流量的测量结果超过目标或负目标时，可以通过减小基线压力支持水平来修改被递送至患者的压力支持，系统10维持流量的测量结果低于目标或负目标。亦即，目标或负目标本质上用作“天花板”。相反，当提供正压力支持时，所述系统维持流量的测量结果高于正目标并且正目标用作“地板”。

图5中所示的过程示出了在每次呼吸期间由压力支持系统10执行的计算。控制器64可以确定是否修改提供至患者的压力支持。亦即，控制器可以确定是否将正压支持水平增加到基线压力支持水平或者将基线压力支持水平减小负压支持水平。如果流量的测量结果高于目标或负目标，通过将基线压力支持水平减小负压支持水平来修改提供至患者的压力支持。在使用正目标的实施例中，如果流量的测量结果低于正目标，通过将正压支持水平增加到基线压力支持水平来修改提供至患者的压力支持。压力支持系统10可以使用在美国专利申请序列No.11/235520和美国专利No.7267122中所描述的方法来递送压力支持，在此通过引用将其全文并入本文。控制器64可以确定是否其处在呼吸循环的吸气阶段。这可以使用用于在吸气和呼气之间进行辨别的任何常规技术来实现。在实施例中，在患者在吸气时设置标记。还可以在患者呼气时设置标记。

在吸气期间设置标记的实施例中，如果患者处在呼吸循环的吸气阶段中，控制器使气体流/压力发生器基于经修改的压力支持水平开始递送吸气压力P_吸气至患者。控制器64然后可以控制在呼吸循环期间或者在呼吸循环内递送至患者的压力。控制器确定递送至患者的压力支持是否充足。在一些实施例中，如果由系统10递送的经修改的压力支持在当前幅度下，被递送的经修改的压力支持由此目前被认为是充足的，并且速率的减小将导致Q_平均（t）满足或者略微低于目标。在一些实施例中，如美国专利申请序列No.11/235520和/或美国专利No.7267122所描述的，控制器64可以递送压力支持并确定所递送的压力支持是否是充足的，在此通过引用将其全文并入本文。

控制器64可以实施压力支持装置的任何标准功能，即，除了实施如本文所公开的CSR处置模式之外，还提供CPAP、双水平压力支持BiPAP、PPAP压力支持、智能CPAP，如在美国专利Nos.5203343；5458137和6087747中所教导的，在此通过引用将其内容并入本文，或者自动滴定CPAP，如在美国专利No.5645053中所教导的，在此通过引用将其内容并入本文。在一个实施例中，压力支持系统10包括模式选择输入装置，所述模式选择输入装置允许用户或者被授权的护理者选择通气模式（CSR处置技术、CPAP、双水平、自动滴定CPAP、PAV、PPAP等），其中，所述压力支持装置在所述通气模式下操作。此外，可以在同时实施常规模式的压力支持并且然后一旦检测到CSR，就切换到压力支持的CSR处置模式的背景中实施CSR检测技术。

尽管已经基于目前被认为是最为实际和优选的实施例，出于说明性的目的详细描述了本发明。应当理解，这样的细节仅是出于该目的，并且本发明不限于所公开的实施例。但是，相反，意在涵盖在权利要求的主旨和范围内的修改以及等同的布置。例如，应当理解，在可能的范围内，本发明想到了任何实施例的一个或多个特征能够与任何其他实施例的一个或多个特征相组合。

Claims

1.一种用于将呼吸气体流递送至患者的气道的系统(10)，所述系统包括：

气体流发生器(52)，其被配置成生成所述气体流；

患者回路(56)，其与所述气体流发生器耦合，被配置成将所述气体流传输至所述患者的气道；

传感器(62)，其与所述气体流发生器或所述患者回路相关联并且被配置成生成关于与所述气体流相关联的一个或多个参数的输出信号；

控制器(64)，其被配置成：

控制经由所述患者回路至所述患者的所述气道的所述呼吸气体流；

在吸气期间提供吸气压力水平并在呼气期间提供呼气压力水平；以及

基于与所述气体流相关联的所述一个或多个参数来独立地确定所述吸气压力水平和所述呼气压力水平，使得响应于所述一个或多个参数指示出潮式呼吸的呼吸过度阶段，所述呼气压力水平变得大于所述吸气压力水平。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器基于与所述气体流相关联的所述一个或多个参数来确定所述患者是否正经历预定呼吸特性，并且其中，所述控制器基于确定出所述患者正经历所述预定呼吸特性来更改所述吸气压力水平、所述呼气压力水平和/或这两者。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预定呼吸特性是包括潮式呼吸、呼吸不足或呼吸暂停中的一个或多个的睡眠呼吸紊乱事件。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预定呼吸特性是潮式呼吸，所述系统还包括被配置成生成关于所述患者的氧饱和度的输出信号的氧饱和度监测器，并且其中，所述控制器至少部分基于所述氧饱和度监测器的输出来确定所述患者是否正经历潮式呼吸。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括流动速率。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括最大平均吸气流量Q_平均(最大)。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括潮气量。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括分钟通气量。

9.一种用于对患者进行通气的系统(10)，包括：

用于生成气体流的器件(52)；

用于将气体流从用于生成所述气体流的所述器件递送至患者的气道的器件(56)；

器件(62)，其用于生成关于与所述气体流相关联的一个或多个参数的输出信号；

器件(64)，其用于控制经由患者回路至所述患者的所述气道的呼吸气体流，在吸气期间提供吸气压力水平并在呼气期间提供呼气压力水平；以及基于与所述气体流相关联的所述一个或多个参数来独立地确定所述吸气压力水平和所述呼气压力水平，使得响应于所述一个或多个参数指示出潮式呼吸的呼吸过度阶段，所述呼气压力水平大于所述吸气压力水平。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，用于控制经由所述患者回路至所述患者的所述气道的呼吸气体流的所述器件(64)基于与所述气体流相关联的所述一个或多个参数，来确定所述患者是否正经历预定呼吸特性，并且其中，控制器基于确定出所述患者正经历所述预定呼吸特性来更改所述吸气压力水平、所述呼气压力水平和/或这两者。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述预定呼吸特性是睡眠呼吸紊乱事件、潮式呼吸、呼吸不足或呼吸暂停。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述预定呼吸特性是潮式呼吸，所述系统还包括用于输出指示所述患者的氧饱和度的信号的器件，并且其中，用于控制经由所述患者回路至所述患者的所述气道的呼吸气体流的所述器件(64)至少部分基于用于输出指示氧饱和度的信号的所述器件的输出，来确定所述患者是否正经历潮式呼吸。

13.根据权利要求9所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括流动速率。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括最大平均吸气流量Q_平均(最大)。

15.根据权利要求9所述的系统，其中，与所述气体流相关联的所述一个或多个参数包括潮气量。